新高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí)學(xué)案第1部分 專(zhuān)題突破 大題突破3　無(wú)機(jī)化工流程題題型研究（含解析）

[復(fù)習(xí)目標(biāo)]1.掌握化工流程中條件的控制。2.掌握化工流程中物質(zhì)的分離和提純。3.掌握化工流程中方程式的書(shū)寫(xiě)。4.掌握化工流程中的有關(guān)計(jì)算。1．(2022·全國(guó)乙卷，26)廢舊鉛蓄電池的鉛膏中主要含有PbSO4、PbO2、PbO和Pb，還有少量Ba、Fe、Al的鹽或氧化物等，為了保護(hù)環(huán)境、充分利用鉛資源，通過(guò)下圖流程實(shí)現(xiàn)鉛的回收。一些難溶電解質(zhì)的溶度積常數(shù)如下表：難溶電解質(zhì)PbSO4PbCO3BaSO4BaCO3Ksp2.5×10－87.4×10－141.1×10－102.6×10－9一定條件下，一些金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH如下表：金屬氫氧化物Fe(OH)3Fe(OH)2Al(OH)3Pb(OH)2開(kāi)始沉淀的pH2.36.83.57.2完全沉淀的pH3.28.34.69.1回答下列問(wèn)題：(1)在“脫硫”中PbSO4轉(zhuǎn)化反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________，用沉淀溶解平衡原理解釋選擇Na2CO3的原因：_____________________________________________________________________________________________________________________。(2)在“脫硫”中，加入Na2CO3不能使鉛膏中BaSO4完全轉(zhuǎn)化，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(3)在“酸浸”中，除加入醋酸(HAc)，還要加入H2O2。(ⅰ)能被H2O2氧化的離子是________________________________________________；(ⅱ)H2O2促進(jìn)了金屬Pb在醋酸中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，其化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________；(ⅲ)H2O2也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，H2O2的作用是____________________________________________________________________________________________________。(4)“酸浸”后溶液的pH約為4.9，濾渣的主要成分是__________。(5)“沉鉛”的濾液中，金屬離子有__________。答案(1)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)=PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)反應(yīng)PbSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)PbCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(cPb2＋·cSO\o\al(2－,4),cPb2＋·cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspPbSO4,KspPbCO3)≈3.4×105>105，PbSO4可以比較徹底的轉(zhuǎn)化為PbCO3(2)反應(yīng)BaSO4(s)＋COeq\o\al(2－,3)(aq)BaCO3(s)＋SOeq\o\al(2－,4)(aq)的平衡常數(shù)K＝eq\f(cSO\o\al(2－,4),cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(cBa2＋·cSO\o\al(2－,4),cBa2＋·cCO\o\al(2－,3))＝eq\f(KspBaSO4,KspBaCO3)≈0.04?105，反應(yīng)正向進(jìn)行的程度有限(3)(ⅰ)Fe2＋(ⅱ)Pb＋H2O2＋2HAc=Pb(Ac)2＋2H2O(ⅲ)作還原劑(4)Fe(OH)3、Al(OH)3(5)Ba2＋、Na＋解析(3)(ⅰ)過(guò)氧化氫有氧化性，亞鐵離子有還原性，會(huì)被過(guò)氧化氫氧化為鐵離子。(ⅱ)過(guò)氧化氫促進(jìn)金屬Pb在醋酸溶液中轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，過(guò)氧化氫與Pb、HAc發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成Pb(Ac)2和H2O。(ⅲ)過(guò)氧化氫也能使PbO2轉(zhuǎn)化為Pb(Ac)2，鉛元素化合價(jià)由＋4價(jià)降低到＋2價(jià)，PbO2是氧化劑，則過(guò)氧化氫是還原劑。(4)酸浸后溶液的pH約為4.9，依據(jù)金屬氫氧化物沉淀時(shí)的pH可知，濾渣的主要成分為氫氧化鋁、氫氧化鐵。(5)加入碳酸鈉不能使鉛膏中的BaSO4完全轉(zhuǎn)化，鐵離子、鋁離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵、氫氧化鋁沉淀，鉛轉(zhuǎn)化為氫氧化鉛，最終轉(zhuǎn)化為氧化鉛，因此沉鉛的濾液中，金屬離子有Ba2＋和加入碳酸鈉、氫氧化鈉時(shí)引入的Na＋。2．(2022·湖南，17)鈦(Ti)及其合金是理想的高強(qiáng)度、低密度結(jié)構(gòu)材料。以鈦渣(主要成分為T(mén)iO2，含少量V、Si和Al的氧化物雜質(zhì))為原料，制備金屬鈦的工藝流程如下：已知“降溫收塵”后，粗TiCl4中含有的幾種物質(zhì)的沸點(diǎn)：物質(zhì)TiCl4VOCl3SiCl4AlCl3沸點(diǎn)/答下列問(wèn)題：(1)已知ΔG＝ΔH－TΔS，ΔG的值只決定于反應(yīng)體系的始態(tài)和終態(tài)，忽略ΔH、ΔS隨溫度的變化。若ΔG<0，則該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)行。根據(jù)下圖判斷：600℃時(shí)，下列反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行的是__________。A．C(s)＋O2(g)=CO2(g)B．2C(s)＋O2(g)=2CO(g)C．TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)D．TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋CO2(g)(2)TiO2與C、Cl2，在600℃的沸騰爐中充分反應(yīng)后，混合氣體中各組分的分壓如下表：物質(zhì)TiCl4COCO2Cl2分壓/MPa4.59×10－21.84×10－23.70×10－25.98×10－9①該溫度下，TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為_(kāi)____________________________________________________________________________________________________。②隨著溫度升高，尾氣中CO的含量升高，原因是_______________________________________________________________________________________________________。(3)“除釩”過(guò)程中的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________________________；“除硅、鋁”過(guò)程中，分離TiCl4中含Si、Al雜質(zhì)的方法是_____________________。(4)“除釩”和“除硅、鋁”的順序______(填“能”或“不能”)交換，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(5)下列金屬冶煉方法與本工藝流程中加入Mg冶煉Ti的方法相似的是______。A．高爐煉鐵B．電解熔融氯化鈉制鈉C．鋁熱反應(yīng)制錳D．氧化汞分解制汞答案(1)C(2)①5TiO2＋6C＋10Cl2eq\o(=,\s\up7(600℃))5TiCl4＋2CO＋4CO2②隨著溫度升高，CO2與C發(fā)生反應(yīng)：C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO(3)①3VOCl3＋Al=3VOCl2＋AlCl3②蒸餾(4)不能若先“除硅、鋁”再“除釩”，“除釩”時(shí)需要加入Al，又引入Al雜質(zhì)(5)AC解析(1)由圖可知，600℃時(shí)C(s)＋O2(g)=CO2(g)的ΔG<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故A不符合題意；600℃時(shí)2C(s)＋O2(g)=2CO(g)的ΔG<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故B不符合題意；600℃時(shí)TiO2(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋O2(g)的ΔG>0，反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，故C符合題意；根據(jù)蓋斯定律，TiO2(s)＋C(s)＋2Cl2(g)=TiCl4(g)＋CO2(g)可由A＋C得到，且由圖中數(shù)據(jù)可知600℃時(shí)其ΔG<0，反應(yīng)能自發(fā)進(jìn)行，故D不符合題意。(2)①根據(jù)表中數(shù)據(jù)可知，該溫度下C主要生成CO和CO2，根據(jù)同溫同體積下氣體的壓強(qiáng)之比等于物質(zhì)的量之比可知TiCl4、CO和CO2的物質(zhì)的量之比約是5∶2∶4，所以TiO2與C、Cl2反應(yīng)的總化學(xué)方程式為5TiO2＋6C＋10Cl2eq\o(=,\s\up7(600℃))5TiCl4＋2CO＋4CO2。②隨著溫度升高，CO2與C發(fā)生反應(yīng)：C＋CO2eq\o(=,\s\up7(高溫))2CO，導(dǎo)致CO含量升高。(3)“降溫收塵”后釩元素主要以VOCl3形式存在，加入Al得到VOCl2渣，根據(jù)得失電子守恒和元素守恒配平化學(xué)方程式為3VOCl3＋Al=3VOCl2＋AlCl3；AlCl3、SiCl4與TiCl4沸點(diǎn)差異較大，“除硅、鋁”過(guò)程中可采用蒸餾的方法分離AlCl3、SiCl4。(5)本工藝中加入Mg冶煉Ti的方法為熱還原法。高爐煉鐵的原理是用還原劑將鐵礦石中鐵的氧化物還原成金屬鐵，屬于熱還原法，故A符合題意；電解熔融氯化鈉制取金屬鈉的原理是電解法，故B不符合題意；鋁熱反應(yīng)制錳是利用Al作還原劑，將錳從其化合物中還原出來(lái)，為熱還原法，故C符合題意；Hg為不活潑金屬，可以直接用加熱分解氧化汞的方法制備汞，故D不符合題意?；ち鞒填}主要考查考生運(yùn)用化學(xué)反應(yīng)原理及相關(guān)知識(shí)來(lái)解決化工生產(chǎn)中實(shí)際問(wèn)題的能力，具有考查知識(shí)面廣、綜合性強(qiáng)、思維容量大的特點(diǎn)。工藝流程題設(shè)問(wèn)的地方有：反應(yīng)速率與平衡理論的運(yùn)用，氧化還原反應(yīng)的判斷、化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)，利用控制pH分離除雜，利用溶解度分離，常用的分離方法、實(shí)驗(yàn)操作，流程中的物質(zhì)轉(zhuǎn)化和循環(huán)，綠色化學(xué)評(píng)價(jià)，電化學(xué)，計(jì)算產(chǎn)量、產(chǎn)率、產(chǎn)品純度等。這類(lèi)題型不但綜合考查考生在中學(xué)階段所學(xué)的元素及其化合物知識(shí)以及物質(zhì)結(jié)構(gòu)、元素周期律、氧化還原反應(yīng)、化學(xué)用語(yǔ)、電解質(zhì)溶液、化學(xué)平衡、電化學(xué)、實(shí)驗(yàn)操作等知識(shí)，而且更重要的是能突出考查考生的綜合分析判斷能力、邏輯推理能力，且這類(lèi)試題陌生度高，文字量大，包含信息多，思維能力要求高，近年來(lái)已成為高考化學(xué)主觀題中的必考題型。考點(diǎn)一化工流程中反應(yīng)條件的控制1．三氧化二鎳(Ni2O3)是重要的電子元件材料和蓄電池材料，工業(yè)上利用含鎳廢料(主要成分為鎳、鋁、氧化鐵、碳等)提取Ni2O3，工業(yè)流程如圖：“預(yù)處理”操作可以選擇用________(填字母)來(lái)除去廢舊鎳電池表面的礦物油污。A．純堿溶液浸泡B．NaOH溶液浸泡C．酒精清洗答案C2．一種從銅陽(yáng)極泥(主要含有銅、銀、金、少量的鎳)中分離提取多種金屬元素的工藝流程如下：“分銅”時(shí)，如果反應(yīng)溫度過(guò)高，會(huì)有明顯的放出氣體現(xiàn)象，原因是________________________________________________________________________。答案溫度過(guò)高，H2O2分解放出氧氣3．已知下列物質(zhì)開(kāi)始沉淀和沉淀完全時(shí)的pH如下表所示：物質(zhì)開(kāi)始沉淀沉淀完全Fe(OH)32.73.7Fe(OH)27.69.6Mn(OH)28.39.8若要除去Mn2＋溶液中含有的Fe2＋，應(yīng)該怎樣做？答案先用氧化劑把Fe2＋氧化為Fe3＋，再調(diào)溶液的pH至3.7～8.3。注意：(1)調(diào)節(jié)pH所需的物質(zhì)一般應(yīng)滿足兩點(diǎn)：＋，可加入CuO、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3等物質(zhì)來(lái)調(diào)節(jié)溶液的pH。(2)調(diào)節(jié)溶液的pH：酸作用還可以除去氧化物(膜)；堿作用還可以除去油污、除去鋁片氧化物、溶解鋁和二氧化硅。(3)調(diào)節(jié)pH的試劑選取：①選取流程中出現(xiàn)的物質(zhì)；②未學(xué)習(xí)過(guò)的物質(zhì)且題目又無(wú)信息提示的一般不做考慮；③已學(xué)的常見(jiàn)酸堿(NaOH、Na2CO3、HCl、H2SO4、NH3·H2O、HNO3)。4．以粉煤灰(主要成分為Al2O3、SiO2，還含少量Fe2O3等)為原料，制取氧化鋁的部分工藝流程如圖：上述流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是_________________________________________。答案HCl(或鹽酸)解析粉煤灰加濃鹽酸酸浸，Al2O3和Fe2O3溶解、SiO2不溶，過(guò)濾得濾渣，主要成分是SiO2，向?yàn)V液中加入NH4HCO3，溶液中的Fe3＋與HCOeq\o\al(－,3)發(fā)生相互促進(jìn)的水解反應(yīng)使鐵元素沉淀，向?yàn)V液中通入HCl氣體，使Al3＋形成AlCl3·6H2O晶體析出，煅燒AlCl3·6H2O，由于HCl大量揮發(fā)，促進(jìn)了Al3＋水解，煅燒最終生成了Al2O3。題述流程中，可以循環(huán)利用的物質(zhì)是HCl或鹽酸。5．硒和碲在工業(yè)上有重要用途。在銅、鎳、鉛等電解工藝的陽(yáng)極泥中硒、碲主要以硒化物、碲化物及單質(zhì)狀態(tài)存在。一種從陽(yáng)極泥中提取Se和Te的工藝流程如下：已知：碲酸鈉(Na2H4TeO6)難溶，碲酸(H6TeO6)可溶。工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有________________、________________。答案H2SO4NaOH解析根據(jù)流程中既為生成物又為反應(yīng)原料的物質(zhì)可作為循環(huán)利用的物質(zhì)，則工藝路線中可以循環(huán)利用的物質(zhì)有H2SO4和NaOH。1．反應(yīng)條件的控制條件控制目的固體原料粉碎或研磨減小顆粒直徑，增大反應(yīng)物接觸面積，增大浸取時(shí)的反應(yīng)速率，提高浸取率煅燒或灼燒①除去硫、碳單質(zhì)；②有機(jī)物轉(zhuǎn)化、除去有機(jī)物；③高溫下原料與空氣中氧氣反應(yīng)；④除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)等酸浸①溶解轉(zhuǎn)變成可溶物進(jìn)入溶液中，以達(dá)到與難溶物分離的目的；②去氧化物(膜)堿溶①除去金屬表面的油污；②溶解鋁、氧化鋁等加熱①加快反應(yīng)速率或溶解速率；②促進(jìn)平衡向吸熱反應(yīng)方向移動(dòng)；③除雜，除去熱不穩(wěn)定的雜質(zhì)，如NaHCO3、Ca(HCO3)2、KMnO4、NH4Cl等物質(zhì)；④使沸點(diǎn)相對(duì)較低或易升華的原料氣化；⑤煮沸時(shí)促進(jìn)溶液中的氣體(如氧氣)揮發(fā)逸出等反應(yīng)物用量或濃度①酸浸時(shí)提高酸的濃度可提高礦石中某金屬元素的浸取率；②增大便宜、易得的反應(yīng)物的濃度，可以提高其他物質(zhì)的利用率，使反應(yīng)充分進(jìn)行；③增大物質(zhì)濃度可以加快反應(yīng)速率，使平衡發(fā)生移動(dòng)等降溫①防止某物質(zhì)在高溫時(shí)溶解(或分解)；②使化學(xué)平衡向著題目要求的方向(放熱反應(yīng)方向)移動(dòng)；③使某個(gè)沸點(diǎn)較高的產(chǎn)物液化，使其與其他物質(zhì)分離等；④降低某些晶體的溶解度，減少損失等控溫①結(jié)晶獲得所需物質(zhì)；②防止某種物質(zhì)(如H2O2、草酸、濃硝酸、銨鹽等)溫度過(guò)高時(shí)會(huì)分解或揮發(fā)；③使某物質(zhì)達(dá)到沸點(diǎn)揮發(fā)出來(lái)；④使催化劑的活性達(dá)到最好；⑤防止副反應(yīng)的發(fā)生等加入氧化劑(或還原劑)①轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物的價(jià)態(tài)；②除去雜質(zhì)離子[如把Fe2＋氧化成Fe3＋，而后調(diào)溶液的pH，使其轉(zhuǎn)化為Fe(OH)3沉淀除去]加入沉淀劑①生成硫化物沉淀(如加入硫化鈉、硫化銨、硫化亞鐵等)；②加入可溶性碳酸鹽，生成碳酸鹽沉淀；③加入氟化鈉，除去Ca2＋、Mg2＋pH控制①生成金屬氫氧化物，以達(dá)到除去金屬離子的目的；②抑制鹽類(lèi)水解；③促進(jìn)鹽類(lèi)水解生成沉淀，有利于過(guò)濾分離2.可循環(huán)物質(zhì)的判斷(1)流程圖中回頭箭頭的物質(zhì)。(2)生產(chǎn)流程中后面新生成或新分離的物質(zhì)(不要忽視結(jié)晶后的母液)，可能是前面某一步反應(yīng)的相關(guān)物質(zhì)。①?gòu)牧鞒绦枰尤氲奈镔|(zhì)去找先觀察流程中需要加入的物質(zhì)，再研究后面的流程中有沒(méi)有生成此物質(zhì)。②從能構(gòu)成可逆反應(yīng)的物質(zhì)去找可逆反應(yīng)的反應(yīng)物不能完全轉(zhuǎn)化，應(yīng)該回收再利用。③從過(guò)濾后的母液中尋找析出晶體經(jīng)過(guò)過(guò)濾后的溶液稱(chēng)為母液，母液是該晶體溶質(zhì)的飽和溶液，應(yīng)該循環(huán)再利用。1．(2022·遼寧，16)某工廠采用輝鉍礦(主要成分為Bi2S3，含有FeS2、SiO2雜質(zhì))與軟錳礦(主要成分為MnO2)聯(lián)合焙燒法制備BiOCl和MnSO4，工藝流程如下：已知：①焙燒時(shí)過(guò)量的MnO2分解為Mn2O3，F(xiàn)eS2轉(zhuǎn)變?yōu)镕e2O3；②金屬活動(dòng)性：Fe>(H)>Bi>Cu；③相關(guān)金屬離子形成氫氧化物的pH范圍如下：開(kāi)始沉淀pH完全沉淀pHFe2＋6.58.3Fe3＋1.62.8Mn2＋8.110.1回答下列問(wèn)題：(1)為提高焙燒效率，可采取的措施為_(kāi)_______________________________________。a．進(jìn)一步粉碎礦石b．鼓入適當(dāng)過(guò)量的空氣c．降低焙燒溫度(2)Bi2S3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3，反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_____________________________________________________________________________________________。(3)“酸浸”中過(guò)量濃鹽酸的作用為：①充分浸出Bi3＋和Mn2＋；②________________________________________________________________________。(4)濾渣的主要成分為_(kāi)_______________(填化學(xué)式)。(5)生成氣體A的離子方程式為_(kāi)______________________________________________。(6)加入金屬Bi的目的是_____________________________________________________。答案(1)ab(2)2Bi2S3＋9O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Bi2O3＋6SO2(3)抑制金屬離子水解(4)SiO2(5)Mn2O3＋6H＋＋2Cl－=2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O(6)將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋解析(1)聯(lián)合焙燒時(shí)，進(jìn)一步粉碎礦石，可以增大礦石與空氣的接觸面積，能夠提高焙燒效率，選項(xiàng)a符合題意；鼓入適當(dāng)過(guò)量的空氣有利于礦石充分反應(yīng)，選項(xiàng)b符合題意；降低焙燒溫度，反應(yīng)速率減慢，不利于提高焙燒效率，選項(xiàng)c不符合題意。(2)Bi2S3在空氣中單獨(dú)焙燒生成Bi2O3，根據(jù)原子守恒可知還應(yīng)生成SO2，結(jié)合得失電子守恒，反應(yīng)的化學(xué)方程式為2Bi2S3＋9O2eq\o(=,\s\up7(高溫))2Bi2O3＋6SO2。(3)加入濃鹽酸后，溶液中含有的離子主要為Bi3＋、Fe3＋、Mn2＋、H＋、Cl－，而酸浸后取濾液進(jìn)行轉(zhuǎn)化，故要防止金屬離子水解生成沉淀，進(jìn)入濾渣，造成制得的BiOCl產(chǎn)率偏低。(4)濾渣主要為不溶于濃鹽酸的SiO2。(5)因Mn2O3有氧化性，會(huì)與濃鹽酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)：Mn2O3＋6H＋＋2Cl－=2Mn2＋＋Cl2↑＋3H2O。(6)由已知信息③知，調(diào)pH＝2.6時(shí)，F(xiàn)e3＋會(huì)水解生成Fe(OH)3沉淀，但Fe2＋還沒(méi)開(kāi)始沉淀，故要將Fe3＋轉(zhuǎn)化為Fe2＋，在調(diào)pH后獲得含F(xiàn)eCl2的濾液，為了不引入新的雜質(zhì)，加入Bi作還原劑。2．[2021·全國(guó)乙卷，26(2)(3)(4)(5)(6)]磁選后的煉鐵高鈦爐渣，主要成分有TiO2、SiO2、Al2O3、MgO、CaO以及少量的Fe2O3。為節(jié)約和充分利用資源，通過(guò)如下工藝流程回收鈦、鋁、鎂等。該工藝條件下，有關(guān)金屬離子開(kāi)始沉淀和沉淀完全的pH見(jiàn)下表金屬離子Fe3＋Al3＋Mg2＋Ca2＋開(kāi)始沉淀的pH2.23.59.512.4沉淀完全(c＝1.0×10－5mol·L－1)的pH3.24.711.113.8回答下列問(wèn)題：(2)“水浸”后“濾液”的pH約為2.0，在“分步沉淀”時(shí)用氨水逐步調(diào)節(jié)pH至11.6，依次析出的金屬離子是__________________________。(3)“母液①”中Mg2＋濃度為_(kāi)_______mol·L－1。(4)“水浸渣”在160℃“酸溶”，最適合的酸是____________，“酸溶渣”的成分是________________________________________________________________________。(5)“酸溶”后，將溶液適當(dāng)稀釋并加熱，TiO2＋水解析出TiO2·xH2O沉淀，該反應(yīng)的離子方程式是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。(6)將“母液①”和“母液②”混合，吸收尾氣，經(jīng)處理得____________，循環(huán)利用。答案(2)Fe3＋、Al3＋、Mg2＋(3)1.0×10－6(4)硫酸SiO2、CaSO4(5)TiO2＋＋(x＋1)H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO2·xH2O↓＋2H＋(6)(NH4)2SO4解析(2)由題給金屬離子開(kāi)始沉淀和完全沉淀的pH可知，將pH約為2.0的濾液加入氨水調(diào)節(jié)溶液pH為11.6時(shí)，鐵離子首先沉淀，然后是鋁離子、鎂離子，鈣離子沒(méi)有沉淀。(3)由鎂離子完全沉淀時(shí)，溶液pH為11.1可知，氫氧化鎂的溶度積為1×10－5×(1×10－2.9)2＝1×10－10.8，當(dāng)溶液pH為11.6時(shí)，溶液中鎂離子的濃度為eq\f(1×10－10.8,1×10－2.42)mol·L－1＝1×10－6mol·L－1。(4)增大溶液中硫酸根離子的濃度，有利于使微溶的硫酸鈣轉(zhuǎn)化為沉淀，為了使微溶的硫酸鈣完全沉淀，減少TiOSO4溶液中含有的硫酸鈣的量，應(yīng)加入濃硫酸加熱到160℃酸溶；二氧化硅和硫酸鈣與硫酸不反應(yīng)，則酸溶渣的主要成分為二氧化硅和硫酸鈣。(5)酸溶后將TiOSO4溶液適當(dāng)稀釋并加熱，能使TiOSO4完全水解生成TiO2·xH2O沉淀和硫酸，反應(yīng)的離子方程式為T(mén)iO2＋＋(x＋1)H2Oeq\o(=,\s\up7(△))TiO2·xH2O↓＋2H＋。(6)尾氣為氨氣，母液①為硫酸銨、母液②為硫酸，將母液①和母液②混合后吸收氨氣得到硫酸銨溶液，可以循環(huán)使用。1．研究從太陽(yáng)能電池的碲化鎘吸收層(主要含CdTe、CdS)中回收碲具有重要的意義。某回收工藝的流程如下：回答下列問(wèn)題：(1)反應(yīng)釜中，溶液的pH、溫度(T)與生成沉淀的關(guān)系如圖，圖中區(qū)域分別表示鐵的化合物穩(wěn)定存在的區(qū)域。則制備FeOOH適宜的pH和溫度分別為_(kāi)_______(填字母)。a．2,80℃ b．4,90℃c．5,160℃ d．6,25℃(2)制備磁性納米鐵棒時(shí)，加入NaBH4前先通入N2的作用是______________________________________________________________________________________________。(3)常溫下，若在含Cd2＋、Te4＋濾液中加入NaOH溶液調(diào)節(jié)pH為7，溶液中c(Cd2＋)的最大值為_(kāi)_______________________________________________________________________(已知：Ksp[Cd(OH)2]＝5.3×10－15)。(4)從TeOeq\o\al(2－,3)溶液得到“吸附Te”，利用了納米鐵棒的性質(zhì)有________、________。答案(1)b(2)排出設(shè)備中的空氣，防止磁性納米鐵棒和NaBH4被氧化(3)0.53mol·L－1(4)吸附性還原性解析(2)磁性納米鐵棒和NaBH4都容易被氧化，所以在加入NaBH4之前需通入N2排出反應(yīng)容器中的空氣。(3)常溫下，溶液的pH＝7，則c(OH－)＝1.0×10－7mol·L－1，根據(jù)Ksp[Cd(OH)2]－1。(4)含TeOeq\o\al(2－,3)的溶液和磁性納米鐵棒作用，Te的化合價(jià)降低，被納米鐵棒還原，磁性納米鐵棒還能吸附Te，故在得到Te的過(guò)程中，磁性納米鐵棒呈現(xiàn)了還原性和吸附性。2．(1)隨著鈷酸鋰電池的普及使用，從廢舊的鈷酸鋰電池中提取鋰、鈷等金屬材料意義重大。下圖是廢舊鈷酸鋰電池材料(主要成分為L(zhǎng)iCoO2，含少量鐵、鋁、銅等元素的化合物)回收工藝流程：①“拆解”前需進(jìn)行“放電”處理的目的是____________________________________________________________________________________________________________。用食鹽水浸泡是放電的常用方法，浸泡放電過(guò)程中產(chǎn)生的氣體主要有________。②濾液1中加入Na2SO3的主要目的是_________________________________________________________________________________________________________________；加入NaClO3的主要目的是_________________________________________________。③“沉鈷”過(guò)程中，(NH4)2C2O4的加入量(圖甲)、沉淀反應(yīng)的溫度(圖乙)與鈷的沉淀率關(guān)系如圖所示：根據(jù)圖分析：沉鈷時(shí)應(yīng)控制n(C2Oeq\o\al(2－,4))∶n(Co2＋)為_(kāi)_____，溫度控制在______℃左右。(2)堿式硫酸鋁[(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]溶液可用于煙氣脫硫。實(shí)驗(yàn)室用粉煤灰(主要含Al2O3、SiO2等)制備堿式硫酸鋁溶液，實(shí)驗(yàn)流程如下：已知“調(diào)pH”的反應(yīng)為(2－x)Al2(SO4)3＋3xCaCO3＋3xH2O=2[(1－x)Al2(SO4)3·xAl(OH)3]＋3xCaSO4＋3xCO2↑。①“酸浸”時(shí)適當(dāng)增大H2SO4溶液濃度的目的是______________________，能達(dá)到相同目的的方法還有_________________________________________________________(任寫(xiě)一種)。②“酸浸”時(shí)應(yīng)控制H2SO4溶液的用量，H2SO4溶液用量不能過(guò)量太多的原因是________________________________________________________________________。(3)亞氯酸鈉(NaClO2)具有強(qiáng)氧化性，受熱易分解，可作漂白劑、食品消毒劑等。以氯酸鈉等為原料制備亞氯酸鈉的工藝流程如下：①提高“反應(yīng)1”反應(yīng)速率的措施有____________________________________________________________________________________________________________(答出一條即可)。母液中溶質(zhì)的主要成分是____________________________________________(填化學(xué)式)。②采取“減壓蒸發(fā)”而不用“常壓蒸發(fā)”，原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。③“反應(yīng)2”中使用H2O2而不用其他物質(zhì)的原因是____________________________。答案(1)①防止在電池拆解過(guò)程中發(fā)生短路引起火災(zāi)及操作人員觸電H2、Cl2②將Co3＋還原為Co2＋將Fe2＋氧化為Fe3＋③1.1546(2)①加快酸浸時(shí)的反應(yīng)速率(或提高鋁元素的浸出率)加熱(或攪拌)②會(huì)增加后續(xù)CaCO3的消耗量(3)①適當(dāng)升高反應(yīng)溫度(或其他合理答案)Na2SO4②常壓蒸發(fā)溫度過(guò)高，亞氯酸鈉易分解③多余的H2O2可分解為氧氣和水，不引入其他雜質(zhì)解析(1)①用食鹽水浸泡放電過(guò)程實(shí)際是電解食鹽水的過(guò)程，電解時(shí)，氯離子在陽(yáng)極失去電＋具有氧化性，向?yàn)V液1中加入具有還原性的Na2SO3，能將Co3＋還原為Co2＋；亞鐵離子具有還原性，加入具有氧化性的NaClO3，能將Fe2＋氧化為Fe3＋，便于調(diào)節(jié)pH時(shí)，將Fe3＋轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀。③由圖甲可知，n(C2Oeq\o\al(2－,4))∶n(Co2＋)為1.15時(shí)，鈷的沉淀率最大，效果最好；由圖乙可知，沉淀反應(yīng)溫度為46℃左右時(shí)，鈷的沉淀率最大，效果最好。(3)①對(duì)于氣體和液體的反應(yīng)，為提高反應(yīng)速率，可適當(dāng)升高反應(yīng)溫度，增大吸收液濃度，增大SO2與吸收液的接觸面積等；NaClO3在反應(yīng)器中與二氧化硫反應(yīng)生成ClO2和Na2SO4，所以母液中溶質(zhì)的主要成分是Na2SO4。②減壓蒸發(fā)在較低溫度下進(jìn)行，防止常壓蒸發(fā)溫度過(guò)高，造成亞氯酸鈉分解。③用H2O2作還原劑，產(chǎn)物為水和氧氣，且多余的H2O2可分解為氧氣和水，不引入其他雜質(zhì)?？键c(diǎn)二化工流程中物質(zhì)的分離與提純1．過(guò)濾(分離固、液混合物)從工廠采集廢液(含F(xiàn)eSO4和少量ZnSO4、MgSO4)，進(jìn)行四氧化三鐵的制備實(shí)驗(yàn)。制備流程如圖所示：操作a、b的名稱(chēng)分別為_(kāi)______________________________________________________。答案過(guò)濾、過(guò)濾2．萃取法分離(1)“萃取分離”溶液中鈷、鋰的萃取率與平衡時(shí)溶液pH的關(guān)系如圖所示，pH一般選擇5左右，理由是________________________________________________________________________________________________________________________________________。(2)萃取劑對(duì)Al3＋、Co2＋萃取率與pH的關(guān)系如圖所示。萃取分離鈷、鋁的實(shí)驗(yàn)操作：向萃取分液后的有機(jī)相中加稀硫酸調(diào)pH＝3～4，分液可得CoSO4溶液；________________________________________________________________________________________________________________________________________________，可得Al2(SO4)3溶液。(3)已知萃取劑A、B中pH對(duì)鈷離子、錳離子萃取率的影響如圖所示，為了除去Mn2＋，應(yīng)選擇萃取劑________(填“A”或“B”)。答案(1)pH在5左右時(shí)，鈷、鋰的分離效率高(2)繼續(xù)向萃取分液后的有機(jī)相中加稀H2SO4調(diào)pH＝0.5以下(或1以下)，然后分液(3)B3．反萃取分離實(shí)驗(yàn)室從含碘廢液(除H2O外，含有CCl4、I2、I－等)中回收碘，其實(shí)驗(yàn)過(guò)程如圖所示。向含碘廢液中加入稍過(guò)量的Na2SO3溶液，將廢液中的I2還原為I－，其離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。該操作將I2還原為I－的目的是________________________________________________________________________________________________________________________。答案SOeq\o\al(2－,3)＋I(xiàn)2＋H2O=2I－＋2H＋＋SOeq\o\al(2－,4)使四氯化碳中的碘進(jìn)入水層4．結(jié)晶的方法(1)KIO3的溶解度曲線如圖所示。由KIO3溶液得到KIO3晶體的方法為_(kāi)_______________________________________________________________________。答案蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶解析由溶解度曲線可知KIO3在常溫下的溶解度較小，故由KIO3溶液得到KIO3晶體的方法為蒸發(fā)濃縮、降溫結(jié)晶。(2)硫酸錳在不同溫度下結(jié)晶可分別得到MnSO4·7H2O、MnSO4·5H2O和MnSO4·H2O。硫酸錳在不同溫度下的溶解度和該溫度范圍內(nèi)析出晶體的組成如下圖所示。從過(guò)濾所得的濾液中獲得較高純度MnSO4·H2O的操作是：控制溫度在80～90℃之間蒸發(fā)結(jié)晶、____________，使固體MnSO4·H2O與溶液分離，__________________、真空干燥。答案趁熱過(guò)濾用80～90℃的蒸餾水洗滌2～3次解析據(jù)溶解度曲線圖，要從過(guò)濾所得MnSO4溶液中獲得較高純度的MnSO4·H2O晶體，應(yīng)在80～90℃之間進(jìn)行蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾，再用80～90℃的蒸餾水洗滌MnSO4·H2O晶體2～3次，最后真空干燥。(3)已知CoCl2的溶解度曲線如圖所示。向堿式碳酸鈷沉淀中加入足量稀鹽酸邊加熱邊攪拌至完全溶解后，需趁熱過(guò)濾的原因是_____________________________________________________________________________________________________________________。答案防止因溫度降低，CoCl2晶體析出解析由CoCl2的溶解度曲線可以知道，隨溫度的升高，CoCl2的溶解度增大，所以趁熱過(guò)濾，防止溫度降低，CoCl2晶體析出。1．化工生產(chǎn)過(guò)程中分離、提純、除雜化工生產(chǎn)過(guò)程中分離、提純、除雜等環(huán)節(jié)，與高中化學(xué)基本實(shí)驗(yàn)的原理緊密聯(lián)系，包括蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌、干燥，或蒸餾、萃取、分液等基本實(shí)驗(yàn)操作及原理，并要熟悉所用到的相關(guān)儀器。2．?？挤蛛x、提純的操作(1)從濾液中提取一般晶體(溶解度隨溫度升高而增大)的方法：蒸發(fā)濃縮(至少有晶膜出現(xiàn))、冷卻結(jié)晶、過(guò)濾、洗滌(冰水洗、熱水洗、乙醇洗等)、干燥。(2)從濾液中提取溶解度受溫度影響較小或隨溫度升高而減小的晶體的方法：蒸發(fā)濃縮、趁熱過(guò)濾(如果溫度下降，雜質(zhì)也會(huì)以晶體的形式析出來(lái))、洗滌、干燥。(3)減壓蒸發(fā)的原因：減壓蒸發(fā)降低了蒸發(fā)溫度，可以防止某物質(zhì)分解(如H2O2、濃硝酸、NH4HCO3)或失去結(jié)晶水(如題目要求制備結(jié)晶水合物產(chǎn)品)。(4)洗滌洗滌試劑適用范圍目的蒸餾水冷水產(chǎn)物不溶于水除去固體表面吸附著的××雜質(zhì)，可適當(dāng)降低固體因?yàn)槿芙舛斐傻膿p失熱水有特殊的物質(zhì)其溶解度隨著溫度升高而下降除去固體表面吸附著的××雜質(zhì)，可適當(dāng)降低固體因?yàn)闇囟茸兓芙舛斐傻膿p失有機(jī)溶劑(酒精、丙酮等)固體易溶于水、難溶于有機(jī)溶劑減少固體溶解；利用有機(jī)溶劑的揮發(fā)性除去固體表面的水分，產(chǎn)品易干燥飽和溶液對(duì)純度要求不高的產(chǎn)品減少固體溶解酸、堿溶液產(chǎn)物不溶于酸、堿除去固體表面吸附著的可溶于酸、堿的雜質(zhì)；減少固體溶解洗滌沉淀的方法：向過(guò)濾器中加入蒸餾水至浸沒(méi)沉淀，待水自然流下后，重復(fù)以上操作2～3次檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法：取少量最后一次的洗滌液于試管中，向其中滴入某試劑，若未出現(xiàn)特征反應(yīng)現(xiàn)象，則沉淀洗滌干凈(5)萃取與反萃取①萃?。豪梦镔|(zhì)在兩種互不相溶的溶劑中的溶解度不同，將物質(zhì)從一種溶劑轉(zhuǎn)移到另一種溶劑的過(guò)程。如用CCl4萃取溴水中的Br2。②反萃?。河梅摧腿┦贡惠腿∥飶呢?fù)載有機(jī)相返回水相的過(guò)程，為萃取的逆過(guò)程。(6)其他①蒸發(fā)時(shí)的氣體氛圍抑制水解：如從溶液中析出FeCl3、AlCl3、MgCl2等溶質(zhì)時(shí)，應(yīng)在HCl的氣流中加熱，以防其水解。②減壓蒸餾的原因：減小壓強(qiáng)，使液體沸點(diǎn)降低，防止受熱分解、氧化等。3．根據(jù)溶解度曲線判斷結(jié)晶的方法(1)溶解度受溫度影響較小的(如NaCl)采取蒸發(fā)結(jié)晶的方法。(2)溶解度受溫度影響較大的采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法。(3)帶有結(jié)晶水的鹽，一般采取蒸發(fā)濃縮、冷卻結(jié)晶的方法。[2017·全國(guó)卷Ⅲ，27(4)]重鉻酸鉀是一種重要的化工原料，一般由鉻鐵礦制備，鉻鐵礦的主要成分為FeO·Cr2O3，還含有硅、鋁等雜質(zhì)。制備流程如圖所示：有關(guān)物質(zhì)的溶解度如圖所示。向“濾液3”中加入適量KCl，蒸發(fā)濃縮，冷卻結(jié)晶，過(guò)濾得到K2Cr2O7固體。冷卻到________(填字母)得到的K2Cr2O7固體產(chǎn)品最多。a．80℃ b．60℃c．40℃ d．10℃步驟⑤的反應(yīng)類(lèi)型是________________。答案d復(fù)分解反應(yīng)1．(1)碘化亞銅(CuI)是陽(yáng)極射線管覆蓋物，不溶于水和乙醇。下圖是工業(yè)上由冰銅制取無(wú)水碘化亞銅的流程。①步驟a中Cu2S被轉(zhuǎn)化為Cu，同時(shí)有大氣污染物A生成，相關(guān)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。熔渣B主要成分為黑色磁性物質(zhì)，其化學(xué)式為_(kāi)_______________________________________________________________________。②步驟b中H2O2的作用是_________________________________________________；步驟c中加入過(guò)量NaI涉及的主要反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________。③步驟d用乙醇洗滌的優(yōu)點(diǎn)是______________________________________________；檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈的方法是______________________________________________________________________________________________________________________。(2)下圖是Na2SO4和Na2SO4·10H2O的溶解度曲線，則由Na2SO4溶液得到Na2SO4固體的操作是________→________→用乙醇洗滌→干燥。用乙醇洗滌而不用水洗的原因是________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)①Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(1200℃))2Cu＋SO2Fe3O4②作氧化劑，將Cu2O和Cu氧化為Cu2＋2Cu2＋＋4I－=2CuI↓＋I(xiàn)2③洗去殘余水分且可快速晾干蘸取最后一次洗滌液進(jìn)行焰色試驗(yàn)，如果火焰無(wú)黃色則已洗凈(或其他合理答案)(2)蒸發(fā)結(jié)晶趁熱過(guò)濾防止Na2SO4固體轉(zhuǎn)化為Na2SO4·10H2O，并防止Na2SO4因溶于水而損耗解析(1)①步驟a中Cu2S與空氣中氧氣在1200℃條件下反應(yīng)生成Cu和二氧化硫，反應(yīng)的化學(xué)方程式為Cu2S＋O2eq\o(=,\s\up7(1200℃))2Cu＋SO2；由熔渣B的主要成分為黑色磁性物質(zhì)可知，F(xiàn)eS與空氣中氧氣在1200℃條件下反應(yīng)生成四氧化三鐵和二氧化硫。②步驟b的反應(yīng)為在硫酸作用下，H2O2作氧化劑，將氧化亞銅、銅氧化生成硫酸銅；步驟c的反應(yīng)為硫酸銅溶液與過(guò)量的NaI溶液反應(yīng)得到CuI沉淀。③步驟d用乙醇洗滌可以洗去固體表面的水，同時(shí)由于乙醇易揮發(fā)達(dá)到快速晾干的目的；洗滌液中含有鈉離子、硫酸根離子，可以用焰色試驗(yàn)或酸化的氯化鋇溶液檢驗(yàn)沉淀是否洗滌干凈。(2)由圖像溶解度曲線變化可知，Na2SO4的溶解度在溫度較高時(shí)，隨溫度升高而降低，而Na2SO4·10H2O的溶解度隨溫度升高而增大，欲得到Na2SO4固體，應(yīng)采取加熱蒸發(fā)溶劑使Na2SO4結(jié)晶析出，并趁熱過(guò)濾；因Na2SO4難溶于乙醇，所以用乙醇洗滌既防止Na2SO4和水作用生成Na2SO4·10H2O，又能防止Na2SO4因溶于水而損耗。2．(1)碳酸鈉是造紙、玻璃、紡織、制革等行業(yè)的重要原料。工業(yè)碳酸鈉(純度約98%)中含有Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、Cl－和SOeq\o\al(2－,4)等雜質(zhì)，提純工藝路線如下：已知：碳酸鈉的溶解度(S)隨溫度變化的曲線如圖所示?；卮鹣铝袉?wèn)題：①濾渣的主要成分為_(kāi)___________________________________________________。②“趁熱過(guò)濾”的原因是__________________________________________________________________________________________________________________________。(2)以廢舊鋅錳電池中的黑錳粉[MnO2、MnO(OH)、NH4Cl、少量ZnCl2及炭黑、氧化鐵等]為原料制備MnCl2，實(shí)現(xiàn)錳的再利用。其簡(jiǎn)略工藝流程如下：溶液a的主要成分為NH4Cl，另外還含有少量ZnCl2等。①根據(jù)下圖所示的溶解度曲線，將溶液a__________________________(填操作)，可得NH4Cl粗品。②提純NH4Cl粗品，有關(guān)性質(zhì)數(shù)據(jù)如下：化合物ZnCl2NH4Cl熔點(diǎn)365℃337.8℃分解沸點(diǎn)732℃－根據(jù)上表，設(shè)計(jì)方案提純NH4Cl：__________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)①M(fèi)g(OH)2、Fe(OH)3、CaCO3②使析出的晶體為Na2CO3·H2O，防止因溫度過(guò)低而析出Na2CO3·10H2O晶體，令后續(xù)的加熱脫水耗時(shí)長(zhǎng)(2)①蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾②加熱NH4Cl粗品至340℃左右，發(fā)生反應(yīng)NH4Cleq\o(=,\s\up7(△))NH3↑＋HCl↑，收集產(chǎn)物并冷卻，再發(fā)生反應(yīng)NH3＋HCl=NH4Cl，得到純凈的NH4Cl解析(1)從題目中可知，該實(shí)驗(yàn)?zāi)康氖菑墓I(yè)碳酸鈉中提純碳酸鈉，工業(yè)碳酸鈉中含有的雜質(zhì)有Mg2＋、Fe3＋、Ca2＋、Cl－和SOeq\o\al(2－,4)等，所以該流程的目的就是把這些雜質(zhì)除去并得到純凈的碳酸鈉固體。流程圖中加水是使可溶物質(zhì)溶于水，少量的Ca2＋與COeq\o\al(2－,3)生成沉淀CaCO3。加入過(guò)量的NaOH溶液，很顯然是將Mg2＋、Fe3＋轉(zhuǎn)化成Mg(OH)2、Fe(OH)3沉淀，再通過(guò)過(guò)濾的方法除去。通過(guò)題圖可得出Na2CO3·H2O隨溫度升高溶解度變化不大，可以通過(guò)蒸發(fā)濃縮、結(jié)晶、趁熱過(guò)濾除去Cl－、SOeq\o\al(2－,4)和一些沉淀不完全的離子。由于Na2CO3·10H2O的溶解度隨溫度的升高變化非常大，如果降溫，一定會(huì)析出而影響主要產(chǎn)物，所以要趁熱過(guò)濾。(2)①由圖可知NH4Cl的溶解度隨溫度變化不大，故將溶液a蒸發(fā)結(jié)晶、趁熱過(guò)濾，可得NH4Cl粗品?？键c(diǎn)三化工流程中化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)及有關(guān)計(jì)算1．工業(yè)上以黃銅礦(主要含CuFeS2，還含F(xiàn)eS等)為原料可以制備Cu，流程如下：(1)寫(xiě)出“浸取”時(shí)CuFeS2和FeCl3溶液反應(yīng)的離子方程式：_____________________________________________________________________________________________。(2)“稀釋”時(shí)反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)3Fe3＋＋CuFeS2＋Cl－=CuCl＋2S＋4Fe2＋(2)2Na[CuCl2]=Cu↓＋CuCl2＋2NaCl解析根據(jù)該工藝流程圖中信息可知，“浸取”時(shí)是將黃銅礦與FeCl3溶液充分反應(yīng)，化學(xué)方程式為3FeCl3＋CuFeS2=CuCl＋2S＋4FeCl2,2FeCl3＋FeS=3FeCl2＋S，過(guò)濾得到CuCl和S的混合物，洗滌，向洗滌后的固體中加入NaCl溶液，“溶解”時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為NaCl＋CuCl=Na[CuCl2]，過(guò)濾出S，得到濾液，向?yàn)V液中加水稀釋得到Cu和CuCl2、NaCl等，“稀釋”時(shí)反應(yīng)為2Na[CuCl2]=Cu↓＋CuCl2＋2NaCl。2．工業(yè)上使用催化劑時(shí)常需要載體，納米氧化鋅可作為一些催化劑的載體。工業(yè)上由軟錳礦(主要成分為MnO2)與鋅精礦(主要成分為ZnS)酸性共融法制備MnO2及納米ZnO的工藝流程如圖?；卮鹣铝袉?wèn)題：(1)寫(xiě)出酸浸時(shí)ZnS與MnO2發(fā)生的主要反應(yīng)的化學(xué)方程式：____________________________________________________________________________________________(無(wú)單質(zhì)硫生成)。(2)Na2S2O8是一種強(qiáng)氧化劑，能與Mn2＋反應(yīng)生成SOeq\o\al(2－,4)和紫色MnOeq\o\al(－,4)。用Na2S2O8檢驗(yàn)水相中的Mn2＋時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。答案(1)ZnS＋4MnO2＋4H2SO4=ZnSO4＋4MnSO4＋4H2O(2)2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋解析(1)根據(jù)工藝流程分析，酸浸時(shí)，ZnS、MnO2分別轉(zhuǎn)化為ZnSO4、MnSO4，即S由－2價(jià)升高為＋6價(jià)，Mn由＋4價(jià)降低為＋2價(jià)，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒，配平化學(xué)方程式為ZnS＋4MnO2＋4H2SO4=ZnSO4＋4MnSO4＋4H2O。(2)S2Oeq\o\al(2－,8)與Mn2＋反應(yīng)生成SOeq\o\al(2－,4)和MnOeq\o\al(－,4)，根據(jù)得失電子守恒，S2Oeq\o\al(2－,8)、Mn2＋的化學(xué)計(jì)量數(shù)之比為5∶2，再根據(jù)電荷守恒和原子守恒，配平的離子方程式為2Mn2＋＋5S2Oeq\o\al(2－,8)＋8H2O=2MnOeq\o\al(－,4)＋10SOeq\o\al(2－,4)＋16H＋。3．將等體積的4×10－3mol·L－1的AgNO3溶液和4×10－3mol·L－1K2CrO4溶液混合，有無(wú)Ag2CrO4沉淀產(chǎn)生？[已知：Ksp(Ag2CrO4)＝1.12×10－12]答案有解析等體積混合后，濃度為原來(lái)的一半。c(Ag＋)＝2×10－3mol·L－1，c(CrOeq\o\al(2－,4))＝2×10－3mol·L－1，Q＝c2(Ag＋)·c(CrOeq\o\al(2－,4))＝(2×10－3)2×2×10－3＝8×10－9＞Ksp，所以有沉淀析出。(一)化工流程中化學(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)1．書(shū)寫(xiě)思路首先根據(jù)題給材料中的信息寫(xiě)出部分反應(yīng)物和生成物的化學(xué)式，再根據(jù)反應(yīng)前后元素化合價(jià)有無(wú)變化判斷反應(yīng)類(lèi)型：(1)元素化合價(jià)無(wú)變化則為非氧化還原反應(yīng)，遵循質(zhì)量守恒定律；(2)元素化合價(jià)有變化則為氧化還原反應(yīng)，既遵循質(zhì)量守恒定律，又遵循得失電子守恒規(guī)律。2．流程中陌生的氧化還原反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)流程(1)首先根據(jù)題給材料中的信息確定氧化劑(或還原劑)與還原產(chǎn)物(或氧化產(chǎn)物)，結(jié)合已學(xué)知識(shí)根據(jù)加入的還原劑(或氧化劑)判斷氧化產(chǎn)物(或還原產(chǎn)物)。(2)根據(jù)得失電子守恒配平氧化還原反應(yīng)。(3)根據(jù)電荷守恒和反應(yīng)物的酸堿性，在方程式左邊或右邊補(bǔ)充H＋、OH－或H2O等。(4)根據(jù)質(zhì)量守恒配平反應(yīng)方程式。(二)化工流程中的有關(guān)計(jì)算1．Ksp計(jì)算(1)判斷能否沉淀。(2)判斷能否沉淀完全。(3)計(jì)算某一離子的濃度。(4)沉淀生成和沉淀完全時(shí)pH的計(jì)算。2．產(chǎn)率、純度的計(jì)算(1)計(jì)算公式純度＝eq\f(純凈物的質(zhì)量,混合物的質(zhì)量)×100%產(chǎn)物的產(chǎn)率＝eq\f(產(chǎn)物的實(shí)際產(chǎn)量,產(chǎn)物的理論產(chǎn)量)×100%(2)計(jì)算的關(guān)鍵在于運(yùn)用守恒或關(guān)系式法結(jié)合實(shí)驗(yàn)原理找到計(jì)算的關(guān)系，確定數(shù)量關(guān)系。1．(2022·廣東，18)稀土(RE)包括鑭、釔等元素，是高科技發(fā)展的關(guān)鍵支撐。我國(guó)南方特有的稀土礦可用離子交換法處理，一種從該類(lèi)礦(含鐵、鋁等元素)中提取稀土的工藝如下：已知：月桂酸(C11H23COOH)的熔點(diǎn)為44℃；月桂酸和(C11H23COO)3RE均難溶于水。該工藝條件下，稀土離子保持＋3價(jià)不變；(C11H23COO)2Mg的Ksp＝1.8×10－8，Al(OH)3開(kāi)始溶解時(shí)的pH為8.8；有關(guān)金屬離子沉淀的相關(guān)pH見(jiàn)下表。離子Mg2＋Fe3＋Al3＋RE3＋開(kāi)始沉淀時(shí)的pH8.81.53.66.2～7．4沉淀完全時(shí)的pH/3.24.7/(1)“氧化調(diào)pH”中，化合價(jià)有變化的金屬離子是__________。(2)“過(guò)濾1”前，用NaOH溶液調(diào)pH至__________的范圍內(nèi)，該過(guò)程中Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________。(3)“過(guò)濾2”后，濾餅中檢測(cè)不到Mg元素，濾液2中Mg2＋濃度為2.7g·L－1。為盡可能多地提取RE3＋，可提高月桂酸鈉的加入量，但應(yīng)確保“過(guò)濾2”前的溶液中c(C11H23COO－)低于__________mol·L－1(保留兩位有效數(shù)字)。(4)①“加熱攪拌”有利于加快RE3＋溶出、提高產(chǎn)率，其原因是________________________________________________________________________。②“操作X”的過(guò)程為先____________，再固液分離。(5)該工藝中，可再生循環(huán)利用的物質(zhì)有__________(寫(xiě)化學(xué)式)。(6)稀土元素釔(Y)可用于制備高活性的合金類(lèi)催化劑Pt3Y。①還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí)，生成1molPt3Y轉(zhuǎn)移__________mol電子。②Pt3Y/C用作氫氧燃料電池電極材料時(shí)，能在堿性溶液中高效催化O2的還原，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________________________________________。答案(1)Fe2＋(2)4.7≤pH<6.2Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓(3)4.0×10－4(4)①加熱攪拌可加快反應(yīng)速率②冷卻結(jié)晶(5)MgSO4(6)①15②O2＋4e－＋2H2O=4OH－解析由流程可知，該類(lèi)礦(含鐵、鋁等元素)加入酸化MgSO4溶液浸取，得到的浸取液中含有RE3＋、Mg2＋、Fe2＋、Fe3＋、Al3＋、SOeq\o\al(2－,4)等離子，經(jīng)氧化調(diào)pH使Fe3＋、Al3＋形成沉淀，經(jīng)過(guò)濾除去，濾液1中含有RE3＋、Mg2＋、SOeq\o\al(2－,4)等離子，加入月桂酸鈉，使RE3＋形成(C11H23COO)3RE沉淀，濾液2主要含有MgSO4溶液，可循環(huán)利用，濾餅加鹽酸，經(jīng)加熱攪拌溶解后，再冷卻結(jié)晶，析出月桂酸，再固液分離得到RECl3溶液。(1)由分析可知，“氧化調(diào)pH”的目的是除去含鐵、鋁等元素的離子，需要將Fe2＋氧化為Fe3＋，以便后續(xù)除雜，所以化合價(jià)有變化的金屬離子是Fe2＋。(2)由表中數(shù)據(jù)可知，Al3＋沉淀完全時(shí)的pH為4.7，而RE3＋開(kāi)始沉淀時(shí)的pH為6.2，所以為保證Fe3＋、Al3＋沉淀完全，且RE3＋不沉淀，要用NaOH溶液調(diào)pH至4.7≤pH<6.2的范圍內(nèi)，該過(guò)程中Al3＋發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓。(3)濾液2中Mg2＋濃度為2.7g·L－1，即0.1125mol·L－1，根據(jù)Ksp[(C11H23COO)2Mg]＝c(Mg2＋)·c2(C11H23COO－)，若要加入月桂酸鈉后只生成(C11H23COO)3RE，而不產(chǎn)生(C11H23COO)2Mg，則c(C11H23COO－)<eq\r(\f(Ksp\b\lc\[\rc\](\a\vs4\al\co1(C11H23COO2Mg)),cMg2＋))＝eq\r(\f(1.8×10－8,0.1125))mol·L－1＝4.0×10－4mol·L－1。(4)②“操作X”的結(jié)果是分離出月桂酸，由信息可知，月桂酸(C11H23COOH)的熔點(diǎn)為44℃，故“操作X”的過(guò)程為先冷卻結(jié)晶，再固液分離。(6)①YCl3中Y為＋3價(jià)，PtCl4中Pt為＋4價(jià)，而Pt3Y中金屬均為0價(jià)，所以還原YCl3和PtCl4熔融鹽制備Pt3Y時(shí)，生成1molPt3Y轉(zhuǎn)移15mol電子。②堿性溶液中，氫氧燃料電池正極發(fā)生還原反應(yīng)，發(fā)生的電極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O=4OH－。2．[2021·河北，15(1)(2)(3)(6)(7)]綠色化學(xué)在推動(dòng)社會(huì)可持續(xù)發(fā)展中發(fā)揮著重要作用。某科研團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)了一種熔鹽液相氧化法制備高價(jià)鉻鹽的新工藝，該工藝不消耗除鉻鐵礦、氫氧化鈉和空氣以外的其他原料，不產(chǎn)生廢棄物，實(shí)現(xiàn)了Cr—Fe—Al—Mg的深度利用和Na＋內(nèi)循環(huán)。工藝流程如圖：回答下列問(wèn)題：(1)高溫連續(xù)氧化工序中被氧化的元素是________(填元素符號(hào))。(2)工序①的名稱(chēng)為_(kāi)_______。(3)濾渣Ⅰ的主要成分是________(填化學(xué)式)。(6)熱解工序產(chǎn)生的混合氣體最適宜返回工序____________(填“①”“②”“③”或“④”)參與內(nèi)循環(huán)。(7)工序④溶液中的鋁元素恰好完全轉(zhuǎn)化為沉淀的pH為_(kāi)_________(通常認(rèn)為溶液中離子濃度小于10－5mol·L－1為沉淀完全；Al(OH)3＋OH－Al(OH)eq\o\al(－,4)K＝100.63；Kw＝10－14，Ksp[Al(OH)3]＝10－33)。答案(1)Fe、Cr(2)溶解浸出(3)MgO、Fe2O3(6)②(7)8.37解析(2)工序①為將氧化后的固體加水溶解浸出可溶性物質(zhì)。(6)熱解工序產(chǎn)生的混合氣體為二氧化碳和水蒸氣，將混合氣體通入濾渣Ⅰ中可以將氧化鎂轉(zhuǎn)化為碳酸氫鎂溶液，則混合氣體最適宜返回的工序?yàn)楣ば颌凇?7)工序④溶液中的鋁元素恰好完全轉(zhuǎn)化為沉淀的反應(yīng)為Al(OH)eq\o\al(－,4)＋H＋Al(OH)3↓＋H2O，反應(yīng)的平衡常數(shù)為K1＝eq\f(1,c[AlOH\o\al(－,4)]·cH＋)＝eq\f(cOH－,c[AlOH\o\al(－,4)]·cH＋·cOH－)＝eq\f(1,K·Kw)＝1013.37，當(dāng)c[Al(OH)eq\o\al(－,4)]為10－5mol·L－1時(shí)，溶液中氫離子濃度為eq\f(1,c[AlOH\o\al(－,4)]·K1)＝eq\f(1,10－5×1013.37)mol·L－1＝10－8.37mol·L－1，則溶液的pH為8.37?？枷蛞换ち鞒讨谢瘜W(xué)方程式的書(shū)寫(xiě)1．(1)利用化學(xué)原理可以對(duì)工廠排放的廢水、廢渣等進(jìn)行有效檢測(cè)與合理處理。某工廠對(duì)制革工業(yè)污泥中Cr(Ⅲ)的處理工藝流程如下：已知：硫酸浸取液中的金屬離子主要是Cr3＋，其次是Fe3＋、Al3＋、Ca2＋和Mg2＋。①H2O2的作用是將濾液Ⅰ中的Cr3＋轉(zhuǎn)化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)，寫(xiě)出此反應(yīng)的離子方程式：________________________________________________________________________________________________________________________________________________。②寫(xiě)出上述流程中用SO2進(jìn)行還原時(shí)發(fā)生反應(yīng)的離子方程式：____________________________________________________________________________________________。(2)ZrO2常用作陶瓷材料，可由鋯英砂(主要成分為ZrSiO4，也可表示為ZrO2·SiO2，還含少量FeCO3、Fe2O3、Al2O3、SiO2等雜質(zhì))通過(guò)如下方法制?。阂阎篫rSiO4能與燒堿反應(yīng)生成可溶于水的Na2ZrO3，Na2ZrO3與酸反應(yīng)生成ZrO2＋。①“熔融”過(guò)程中，ZrSiO4發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________。②濾渣Ⅲ的成分是Zr(CO3)2·nZr(OH)4?！罢{(diào)pH＝8.0”時(shí)，所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________________________。濾渣Ⅲ制備ZrO2的方法是_________________________________________________。答案(1)①2Cr3＋＋3H2O2＋H2O=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋8H＋②2CrOeq\o\al(2－,4)＋3SO2＋12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓＋SOeq\o\al(2－,4)＋2OH－(2)①ZrSiO4＋4NaOHeq\o(=,\s\up7(△))Na2SiO3＋Na2ZrO3＋2H2O②(n＋1)ZrO2＋＋2nCOeq\o\al(2－,3)＋(3n－1)H2O=Zr(CO3)2·nZr(OH)4↓＋(2n－2)HCOeq\o\al(－,3)高溫焙燒解析(1)①H2O2將Cr3＋氧化成Cr2Oeq\o\al(2－,7)，H2O2被還原，結(jié)合原子守恒、電荷守恒、得失電子守恒以及溶液呈酸性，H2O2將濾液Ⅰ中的Cr3＋轉(zhuǎn)化為Cr2Oeq\o\al(2－,7)的離子方程式為2Cr3＋＋3H2O2＋H2O=Cr2Oeq\o\al(2－,7)＋8H＋。②SO2將CrOeq\o\al(2－,4)還原為Cr(OH)(H2O)5SO4，SO2被氧化為SOeq\o\al(2－,4)，S元素化合價(jià)由＋4價(jià)升高到＋6價(jià)，Cr元素化合價(jià)由＋6價(jià)降低到＋3價(jià)，根據(jù)得失電子守恒、原子守恒、電荷守恒及溶液呈堿性，寫(xiě)出離子方程式為2CrOeq\o\al(2－,4)＋3SO2＋12H2O=2Cr(OH)(H2O)5SO4↓＋SOeq\o\al(2－,4)＋2OH－。(2)①ZrSiO4與燒堿反應(yīng)生成Na2ZrO3，Zr元素的化合價(jià)均為＋4，發(fā)生非氧化還原反應(yīng)，另外生成Na2SiO3和H2O。②“調(diào)pH＝8.0”時(shí)，反應(yīng)生成Zr(CO3)2·nZr(OH)4，Zr元素的化合價(jià)不變，根據(jù)原子守恒配平所發(fā)生反應(yīng)的離子方程式；濾渣Ⅲ經(jīng)高溫焙燒分解即可得到ZrO2?？枷蚨ち鞒讨械挠嘘P(guān)計(jì)算2．Zn、Fe及其化合物在生產(chǎn)、生活中應(yīng)用比較廣泛。工業(yè)上利用鋅焙砂(主要含ZnO、ZnFe2O4，還含有少量FeO和CuO等雜質(zhì))制取金屬鋅的工藝流程如下：(1)若凈化后的溶液中Cu2＋濃度為1×10－12mol·L－1，則凈化后溶液中Zn2＋濃度為_(kāi)_____________[已知：室溫下Ksp(ZnS)＝1.6×10－24，Ksp(CuS)＝6.4×10－36](2)ZnFe2O4是一種性能優(yōu)良的軟磁材料，工業(yè)上常利用ZnFe2(C2O4)3·6H2O隔絕空氣加熱分解制備，該晶體的熱分解化學(xué)方程式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________________________________。測(cè)熱分解后產(chǎn)品中ZnFe2O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)方法如下：取ag產(chǎn)品用硫酸溶解后加入足量KI溶液充分反應(yīng)，調(diào)溶液至弱酸性，再加入淀粉指示劑，用cmol·L－1Na2S2O3標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定，用去此標(biāo)準(zhǔn)溶液VmL時(shí)，剛好達(dá)到滴定終點(diǎn)，則此產(chǎn)品中ZnFe2O4的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為_(kāi)_______________________________________________________________________(用a、c、V表示)。(已知：I2＋2S2Oeq\o\al(2－,3)=2I－＋S4Oeq\o\al(2－,6))答案(1)0.25mol·L－1(2)ZnFe2(C2O4)3·6H2Oeq\o(=,\s\up7(隔絕空氣),\s\do5(△))ZnFe2O4＋4CO↑＋2CO2↑＋6H2Oeq\f(241cV,20a)%mol·L－11。(2)由題可知關(guān)系式：ZnFe2O4～I(xiàn)2～2S2Oeq\o\al(2－,3)，w(ZnFe2O4)＝eq\f(0.5cV×10－3×241,a)×100%＝eq\f(241cV,20a)%。專(zhuān)題強(qiáng)化練1．(2022·河北五校聯(lián)盟高三下學(xué)期3月模擬)隨著新能源汽車(chē)的不斷推廣，近幾年動(dòng)力電池迎來(lái)退役潮爆發(fā)。大量淘汰的LiFePO4電池(LFP)若得不到正確的處理，必然會(huì)帶來(lái)嚴(yán)重的環(huán)境污染及能源浪費(fèi)。有一種從廢舊磷酸鐵鋰正極片(含LiFePO4、鋁箔等)中回收金屬和電池再生技術(shù)工藝流程如下(已知：Li2CO3在水中的溶解度隨溫度升高而降低)。(1)在“堿浸”時(shí)，為加快浸出速率，可采取的措施為_(kāi)_________________(任寫(xiě)一條即可)。(2)“氧化浸出”時(shí)生成了難溶的FePO4，該反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________________________________________________________________________，為了保證“氧化浸出”的效率，嚴(yán)格控制了反應(yīng)的溫度，減少H2O2分解的同時(shí)保證反應(yīng)速率，但是實(shí)際生產(chǎn)中用H2O2氧化的效率還是較低，可能的原因是______________________________________________________________________________________________。(3)已知不同濃度的硫酸對(duì)Li、Fe元素的“氧化浸出”效率如下圖所示。c(H2SO4)的范圍應(yīng)控制在______________(填字母)。A．0.1～0.2 B．0.3～0.4C．0.6～0.7 D．0.9～1.0(4)“一系列操作”具體包括__________________、________________、洗滌、干燥。(5)“純化”后的濾渣b在高溫條件下與Li2CO3、H2C2O4混合煅燒可得LiFePO4，實(shí)現(xiàn)再生利用，其化學(xué)方程式為_(kāi)_______________________________________________________________________________________________________________________________。－xFePO4eq\o(=,\s\up7(放電))6C＋LiFePO4，則充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________________________________________________________________________。答案(1)適當(dāng)?shù)靥岣呓鰷囟?；使用電?dòng)攪拌器；適當(dāng)提高氫氧化鈉的濃度；將廢舊LFP正極材料粉碎(任寫(xiě)一條即可)(2